Dubito, ergo cogito Cogito, ergo sum - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2018-2019/cursuri/NFZ C 1...
Transcript of Dubito, ergo cogito Cogito, ergo sum - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2018-2019/cursuri/NFZ C 1...
Cogito, ergo sumDubito, ergo cogito
R.Descartes – Discurs despre metodă. 1637
Sum, ergo creo
Mă îndoiesc, deci gândesc Gândesc, deci exist Exist, deci creez
Neurofiziologie -cursNoțiuni introductive- organizarea sistemului nervos (SN)
Transmiterea şi procesarea semnalului în sistemul nervos
Fiziologia senzorială
Mecanisme neurobiologice ale excitabilității
Integrarea funcțiilor cerebrale
Dialog cu Profesorul...
Noţiuni introductive
Organizarea morfofuncţională a sistemului nervos
Macroscopică
Microscopică
Funcţională
Organizare morfofuncţională a SNMacroscopică
-sistem nervos central
-sistem nervos periferic
Microscopică
-celule: neuroni
-celule: celule gliale sinapse
Somatic Vegetativ(autonom)
-teoria neuronală – H. von Waldeyer.1891
-bariera hemato-encefalică
Aspectul macroscopic
H Berger - de la telepatie la EEG -1926
Suport electric- L Galvani 1791
Aristotel 384-322 î.c.- inima sediul mişcării si vieţii psihice. T.inexcitabilităţii cerebrale 1870
Medicul regelui Filip cel frumos după 1300 scrie: “creierul este... rece şi umed pt. a diminua extrema căldură şi uscăciune a inimii, alb pt. a fi ca o tabula rasa şi a primi orice imagine, lax şi moderat de vâscos pt. ca lucrurile percepute să-l străbată uşor...
The brain is a kludge. David J. Linden
Boron pag. 276
Gigandet X, et al. Estimating the Confidence Level of White Matter Connections Obtained with MRI Tractography. PLoS ONE 3(12): . (2008)
Lungimea totală a capilarelor cerebrale- 400 mile
Distanța neuron-capilar - 20 µm
Circulația cerebrală -bariera hemato-encefalică
- bariera hemato lichidiană
Organizare morfofuncţională a SN
-14.000 gene exprimate în dezvoltarea și funcționarea creierului
-Genomul uman- cca. 22.000 gene
Suportul genetic al SN
This neuroepigenetic view suggests that DNA, RNA and protein each influence one another to produce a holisticcellular state that contributes to the formation and maintenance of memory, and predicts a parallel and distributed system for the consolidation, storage and retrieval of the engram.
Marshall P. Bredy T W. Cognitive neuroepigenetics: the next evolution in our understanding of the molecular mechanisms underlying learning and memory?. NPJ Sci Learn. 2016.
Organizarea funcţională a SN
Fiziologia celulelor nervoase
Boron pag. 283
Boron pag. 285
Funcții principale ale neuronului
-metabolism energetic
-sinteza moleculară
-transport-anterograd -retrograd
-generarea și conducerea potențialului de acțiune
Boron pag.256
Boron pag.260
Boron pag.260
Boron pag.260
Boron pag.258
Mecanisme celulare şi
moleculare ale
excitabilităţii
Excitabilitate - capacitatea
(condiţia) unui sistem viu de a
capta semnale specifice, ca formă
de actualizare a informaţiei,
necesară organizării lui întru
adaptabilitate şi continuitate.
Excitabilitate- noțiuni generale
Câmpul electromagnetic este realitatea fizică cu care suntem în contact permanent şi nemijlocit, deşi nu avem simţuri pentru a o percepe. În odaia în care stăm, în parcurile în care ne plimbăm, în noi înşine, totul este plin de câmp electromagnetic, în fiecare moment, datorită câmpului electromagnetic, fiecare cută a fiinţei noastre este pătrunsă de toate melodiile care se cântă pe Pământ, ba şi de şoapte din afara lui, rostite poate cu miliarde de ani în urmă. A.Ţugulea- Câmpul electromagnetic? Ed. Agir, 2011
Nicole Kelly was born without her lower right arm, but using a cutting-edge prosthesis she got last year, she can now grind pepper, play cards, and open beers — just by thinking about the action.
...Johns Hopkins Univ. bioengineering lab that is developing a glove that can feel pain just like a real hand.
https://futurism.com/the-byte/prostheses-arm-nerves.
La nivelul cel mai
elementar, noi nu
suntem o reacţie
chimică ci o sarcină electrică...
In timp ce curentul electric într-un fir metalic este generat de prin fluxul de electroni, curenții electrici membranari sunt generaţi de ionii anorganici
principali ai lichidelor biologice: Ca2+, Na+, K+, Cl− și HCO3−.La nivel molecular, curentul electric care traversează membrana celulară se propagă prin: canale ionice, transportori ionici electrogenici
•și pompe ionice electrogenice.
Interacţiunea stimul - receptor - răspuns
chimic
fizic
stimul
R e
c e
p t
o r
P r
o c
e s
o r
?răspuns
?-ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)
Molecule
hidrofobe Subst.
steroidice
O2
CO2N2
Apă
Glicerol
Uree
ZaharozăGlucoză
Na+, H+, K+
Ca2+, Mg2+
HCO3-, Cl-
Molecule
mici
nepolare
Molecule
mari
nepolare
Ioni
Boron pag.103
-osmolalitate -electroneutralitate
-transport cuplat/necuplat-gradient electrochimic
-volum celular -EXCITABILITATE Er. 105
Boron pag.104
Boron pag.106
Sistem de transport ionic membranar
transp. pasiv
transport membranar
difuzie
simpla
mediată
de canalemediată de
transportori
mediată de
pompe
transport activ
bistrat
lipidic
canal
proteic transportori
Gradient de
concentraţie
adaptat după MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. 2008
Boron pag.109
Boron pag.109
Canale de Na+ voltaj- dependente
Structura canal de Na voltaj dependent
identificat 1970
PP
Curent de poarta
_ _ SCTXTTX
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+ +
+ +
+
__ __
LA
Senzor de voltaj
Bis
trat
lip
idic
BTX
Poarta
Po
r
Extracelular_ _ SCTXSCTXTTXTTX
+ +
+ +
+ +
++
+ +
++
+ +
+ +
+ +
+ +
+
__ __
LALA
Senzor de voltaj
Bis
trat
lip
idic
BTXBTX
Poarta
Po
r
Extracelular
poartă de
inactivare
poartă de
activare
extracelular
membrană
celulară+
Canale de Na+ voltaj- dependente
REPAUS (închis)
+
INACTIVAT (închis)
ACTIVAT (deschis)
+
Saxitoxină
Novocaina
TEA
TTX
Variaţia PA indusă de blocanti (agenți farmacologici). PA de control (linie
continuă) este modificat prin administrarea de agenți farmacalogici (tetrodoxină,
novocaină și saxitoxină pentru canalele de Na voltaj-dependente și
tetraetilamoniu pentru canalele de K voltaj-dependente) linia discontinuă. Se
constată modificări ale amplitudinii sau duratei PA, cu efecte asupra
excitabilității.
Mordecai P. Blaustein. Cell. Physiol.and Neurophysio. Ed. Elsevier 2012
Tipuri de receptori /canale ionice
Schema generala a receptorului de NMDA
N-metil-D-aspartat; PCP- fenciclidina; MK-801 - dizocilpina
Ka
ina
t
20
0 n
M,
CA
3
CONTROL CRIZĂ CRIZĂ EVOCATĂ SPONTANĂ
Bic
ucu
lin
ă
20
M
, C
A3
B
A
Echilibrul excitatie inhibitie/relația agonist-antagonist
Legenda pt. relația agonist-antagonist
A. Administrarea de Kainat (agonist glutamat-
ergic) induce după cca. 10 min activitate
electrică epileptiformă (aee), inițial, după
stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.
B. Administrarea de Bicuculină (antagonist
GABAergic), induce după cca. 10 min activitate
electrică epileptiformă (aee), inițial, după
stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.
Inregistrările aee au fost realizate pe secțiuni de
creier animal, perfuzate cu lichid cefalorahidian
artificial, in care au fost administrate kainat și
bicuculină.
membrană
celulară
poartăproteină
fibrilară
situs de
ancorareextrcelular
intracelular
Când celula este alungită, proteina fibrilară
fixată pe situsul de ancorare deschide
poarta canalelor ionice
membrană
celulară
extrcelular
intracelular
membrană celulară
intracelularsitus de ancorare
proteină fibrilară
Când distanța dintre două celule învecinate
crește, proteina fibrilară fixată pe situsul de
ancorare dintr-o celulă, deschide poarta
canalelor ionice din celula învecinată
Canale voltaj-dependente- Canale pentru Na+
- distribuţie – 30-10000/µm²- 10 gene pt. Na V
-subunitatea α - (α1- α9/ Nav 1- 9)
-subunitatea β
-1800-2000 aa- formează porul canalului
- controlează transportul ionic- ancorează canalul în membrana
celulară
- structură
Boron pag.116
Boron pag.116
NNN
CCC
SSSiiitttuuusss dddeee llleeegggaaarrreee aaa CCCaaa222+++
EEExxxtttrrraaaccceeelll
IIInnntttrrraaaccceeelll...
SSSiiitttuuusssuuulll AAATTTPPP---aaazzzeeeiii
CCCaaalllmmmoooddduuullliiinnnăăă
AAA
SSSiiitttuuusssuuulll dddeee llleeegggaaarrreee aaa AAATTTPPP
Pompa de Ca sarcolemală
Pompa de Ca sarcolemală produce eflux de Ca. Calmodulina are rolul de a
inhiba pompa de Ca. Când concentrația citosolică de Ca crește, calmodulina
leagă Ca și efectul ei inhibitor asupra pompei de Ca scade, determinând astfel
creșterea efluxului de Ca.
Boron pag.121
Boron pag.121
Boron pag.124
Boron pag.125
Permeabilitatea membranei
celulare depinde de:
-interacţiunea ionilor cu apa
-bistratul lipidic membranar
-canale ionice
Boron pag.146
Boron pag.130
Boron pag.131
Boron pag.131
Aquaporina Boron pag.111
Boron pag.143
Boron pag.143
timp (ms)
+20
- 60
Pm
(m
V)
Variaţia potenţialului de membrană în raport cu
activitatea celulei nervoase
repolarizaredepolarizare
hiperpolarizare
depolarizare
repolarizare
Nerst
Vm = lnzXF
RT [X]i
[X]o
Potenţial de acţiune
50
0
m
V PA
Na+
K+
…Due to its ability to give rise to
spontaneous activity, the brain does
not simply process information but
also generates information.
György Buzsáki
...spontaneous neuron activity, far
from being mere noise, is actually the
source of cognitive abilities.
...the source of spontaneous neuron
activity (noise), has never been
identified and has been assumed to
result from brain’s imperfections.
Citation
Report
2017
Author: Buzsaki G
Results found (no. of papers): 376
Sum of the Times Cited: 42.007
Average Citations per paper : 119
h-index (Hirsch index): 106
ISI Web of Science®
Signal processing methods were used to reject the external and internal interferences, to visualize uterine activity, and to detect activity of fetal heart and brain.
A simulation study was carried out for a scanner with an array of magnetic field sensors placed all around the torso from the chest to the hip within a horizontal magnetic shielding enclosure
•S. Lew. Toward noninvasive monitoring of ongoing electrical activity of humanuterus and fetal heart and brain. Clinical Neurophysiology 128 (2017) 2470–2481
Interrelaţiile dintre propietăţile membranei celulare
şi principalele dimensiuni ale existenţei
sistemelor biologice
identitate
excitabilitate
adaptabilitate
evoluţie
Premise
permeabilitate
selectivă
membranară
Celule miocardice embrionare izolate în cultură. Imediat după punerea în
cultură se observă contracția celulelor individuale, la diferite ritmuri,
Ritmicitate...
http://www.cellsalive.com/myocyte.htm
Dupa 2-3 zile în vitro, miocitele se conectează prin joncțiuni gap, care asigură
activarea și contracția lor sincronă.
Interacţiunea stimul - receptor - răspuns
chimic
fizic
stimul
R e
c e
p t
o r
P r
o c
e s
o r
?răspuns
?-ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)
Ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)
Semnificație funcțională
- cardiovascular
- respirator
- digestiv
-endocrin
- ritm circadian
-excitabilitate
Funcțiile transportului ionic
-reglare metabolică
-cuplare metab.-excitabilitate
-metab. neurotransmițători
-presiune osmotică, volum celular